Vitis HLS 学习笔记--Schedule Viewer 调度查看器

news2024/11/25 16:22:18

1. 简介

2. Schedule Viewer详解

2.1 视图说明

2.1.1 Operation\Control Step

2.1.2 周期关系图

2.1.3 Schedule Viewer 菜单栏

2.1.4 属性视图

2.2 内容说明

2.2.1 实参（b）解释

2.2.2 实参（a）解释

2.2.3 变量（i）解释

2.2.4 数组操作解释

2.2.5 a*xin[i] 解释

3. 总结

1. 简介

Schedule Viewer 是一个非常有用的工具，它用于展示高级合成过程中算法的执行时间表（即调度）。它有助于您识别阻碍并行化的任意循环依赖关系、时序违例以及数据依赖关系。

大体上，schedule viewer 的用途包括：

可视化展示：Schedule viewer以图形化的方式展示了算法的执行顺序和并行执行的操作，可以看到各个操作是如何在时间线上被安排和执行的。

性能分析：分析设计中的性能瓶颈，设计者可以了解到哪些操作是并行执行的，哪些操作是顺序执行的。

资源利用：Schedule viewer还展示了各个操作使用的资源（如加法器、乘法器等），这有助于优化设计，以减少资源消耗，提高资源利用效率。

调试与优化：当设计未能达到预期性能或存在问题时，schedule viewer可用来识别问题（如数据依赖导致的延迟），并对设计进行相应的调整和优化。

2. Schedule Viewer详解

2.1 视图说明

2.1.1 Operation\Control Step

在视图左侧，显示的是将在 RTL 层级中作为逻辑来实现的操作和循环的名称。
括号里的名称表示操作名称。
操作按拓扑顺序执行。

2.1.2 周期关系图

竖轴虚线，由时钟不确定性而保留的时钟周期部分。
每项操作在表中均显示为灰框。
多周期操作的灰框，中间有一条水平线贯穿。
灰框长度，由操作延迟占总时钟周期百分比来设置。
运算符数据依赖关系显示为蓝色实线，选中时可见。

2.1.3 Schedule Viewer 菜单栏

在报告视图右上角，可提供许多便捷功能。
焦点控制
筛选

按类型筛选可根据操作的功能来限制显示的操作。例如，仅将加法器、乘法器和函数调用可视化会移除“和”与“或”之类的所有小操作。

按集群筛选的作用是充分利用调度程序的功能对基本操作进行分组，然后将其作为单个组件来调度。可启用集群筛选设置来为集群上色，甚至可在查看器内将集群折叠为单一大型操作。这样即可提供更简洁的调度视图。

2.1.4 属性视图

可查看“Schedule Viewer”中选中的特定函数、循环或操作的详细信息。

对于函数或循环，属性视图会显示：

Initiation Interval (II)（启动时间间隔）。
Loop Iteration Latency（循环迭代时延）：表示完成循环的单次迭代所需的时钟周期数。
Latency（时延）：表示函数计算所有输出值或者循环完成所有迭代所需的时钟周期数。
Pipelined（流水打拍）：表示在 RTL 设计中对函数或循环进行流水打拍。
Slack（裕量）：表示函数或循环的时序裕量。
Tripcount（循环次数）：表示循环完成的迭代数。
Resource Utilization（资源利用）：显示用于实现函数或循环的 BRAM、DSP、LUT 或 FF 的数量。

对于运算和存储映射，属性视图会显示：

Name（名称）：对应包含代码的位置。
Op Code（运算码）：表示调度的运算，例如，add、sub 和 mult。
Op Latency（运算时延）：显示运算或存储的绑定的默认时延或指定时延。
Bitwidth（位宽）：对应运算的位宽。
Impl（实现）：定义用于指定运算或存储的实现。

2.2 内容说明

以下示例HLS加速代码，实现了一个简单的线性函数y = ax + b，对输入数组xin中的每个元素应用这个函数，然后将结果存储在输出数组yo中。

#include <ap_int.h>

void func(ap_int<8>  xin[3],
          ap_int<8>  a,
          ap_int<8>  b,
          ap_int<17> yo[3])
{
    int i = 0;
loop:
    for(i = 0; i < 3; i++)
    {
        yo[i] = a * xin[i] + b;
    }
}

完成C Synthesis后，单击Schedule Viewer可启动视图。

2.2.1 实参（b）解释

实参（b）共包含三个操作：

读取操作，8bit
带符号的位宽扩展（sign extension），16bit
加法操作，Impl=dsp48，Op Latency=1

注：名称sext_In10，命名包含了此代码的位置信息，虽然此信息可能不准^_^。。。

2.2.2 实参（a）解释

实参（a）同样包含三个操作：

读取操作，8bit
带符号的位宽扩展，16bit
乘法操作，Impl=dsp48，Op Latency=2

lhs(left-hand side)，左值是指赋值语句中被赋值的变量。lhs(sext)结合起来表示，将符号扩展后的值赋值给一个变量或表达式。

2.2.3 变量（i）解释

变量（i）共包含五个操作：

load操作，2bit
整数比较icmp，输出1bit，Impl=auto，用于决定执行分支（br）
加法操作，2bit，Impl=fabric，变量i的自增
强制类型转换（zero extension），输出64bit，用于寻址xin数组
回写操作

注：零扩展（zero extension）是一种常见的操作，用于将无符号数的低位扩展到更高的位数上，以便进行算术或逻辑运算。

关于分支（br, branch）的分析：

for(i = 0; i < 3; i++)，i是循环变量
i最大值3（i=2时有效），所以占2bit
i被扩展为64bit，只是在HLS工具中生效，并不代表硬件实现

2.2.4 数组操作解释

从C综合报告来看，xin和yo均被映射为存储器。与FIFO的直接读取不通，操作存储器牵涉到寻址操作。

* SW-to-HW Mapping
+----------+--------------+---------+----------+
| Argument | HW Interface | HW Type | HW Usage |
+----------+--------------+---------+----------+
| xin      | xin_address0 | port    | offset   |
| xin      | xin_ce0      | port    |          |
| xin      | xin_q0       | port    |          |
| a        | a            | port    |          |
| b        | b            | port    |          |
| yo       | yo_address0  | port    | offset   |
| yo       | yo_ce0       | port    |          |
| yo       | yo_we0       | port    |          |
| yo       | yo_d0        | port    |          |
+----------+--------------+---------+----------+